有线电视系统

单元三 有线广播音响系统 单元一 有线电视系统 一、应用场所与作用 有线电视系统的主要设置场所为住宅建筑，其主要作用是改善广播电视的收视条件和增强抗干扰性能。早期的电视都是以无线、空间波的形式来传送电视信号的，这样的优点是设备投资少，见效快，缺点是信号的传送受到地形、地貌的影响，信号质量较差。为了改善收视效果，人们开发并使用了有线电视系统。同时在某些场合下还可以进行其他图像、数据、信息传输。 二、组成与工作原理 CATV系统如下图所示，主要由前端系统、传输系统、分配系统三个部分组成。 ㈠前端系统 前端系统由信号源部分和信号处理部分组成。 1．信号源部分。信号源部分是对系统提供视频和音频信号等多种信号源。信号源部分的主要器件有地面电视接收天线、卫星电视接收天线、卫星电视接收机、光缆信号源、各类摄录放像设备、多媒体计算机设备等。 2．信号处理部分。对系统提供的信号进行必要的处理和控制，其主要器件有天线放大器、宽带放大器、衰减器、调制器、解调器、滤波器、频道变换器、混合器等。 ㈡传输系统 传输系统的任务是把前端输出的高质量信号尽可能保质保量地送给用户分配网络。传输系统的质量对整个系统有直接的影响。其主要器件根据使用的传输线缆的不同而不同。在电缆传输系统中主要有干线放大器、同轴电缆、均衡器等，在光缆传输系统中主要有光发射器、光接收机、光缆等。 ㈢分配系统 分配系统是把干线传输的射频信号分配给系统内的所有用户，并保证各用户的信号质量和各用户终端的电平均衡度。其主要器件有同轴电缆、线路延长放大器、分支器、分配器、用户终端（即电视出口插座）等。 按系统中不同传输介质分类，有线电视系统可以分为全同轴电缆系统、光缆与同轴电缆混合系统、微波与同轴电缆混合系统和全光缆系统。 传输系统和分配系统都使用同轴电缆为全同轴电缆系统。由于电缆对信号的损耗较大，所以全同轴电缆系统目前仅有小型系统还采用这种传输方式。 光缆与同轴电缆相结合的系统目前大、中型系统一般均为这种系统。通常干线用光缆，分配系统用同轴电缆。这种传输方式的系统简称为HFC系。 微波和同轴电缆相结合的系统这种系统一般在信号须跨越江河或一些不易敷设线缆的山区等特殊场合才采用。通常用微波作干线，分配系统用同轴电缆。这种方式的优点是建网快、成本低，缺点是微波容易受干扰，并且微波传输也不易扩展系统功，所以这种系统一般作为过渡性的网络使用。 全光缆系统这种系统是有线电视系统的发展方向。今后若做到光纤入户，则系统将成为真正的宽带网。那时系统不仅可以容纳更多电视频道，还可以增加很多功能，像电视电话、视频点播、多媒体传输、电视购物等。当然，那时的系统肯定是双向传输系统。 三、CATV系统中的基本概念 ㈠视频信号、音频信号和射频信号 电视摄像机直接输出的信号就是视频信号，麦克风直接输出的信号就是音频信号。音频信号的频率成分主要集中在20Hz-20kHz的频率范围内，视频信号的频率成分主要集中在25 Hz-6MHz的频率范围内。 每一个信号的频率成分都主要集中在某一段频率范围内，这个范围称为信号的频带，范围的大小称为信号的频带宽度，简称频宽或带宽。例如，视频信号的频带为0-6MHz，其频宽为6MHz－0=6MHz。 理论证明，只有当馈送到发射天线的电流频率足够高，即波长足够短，使天线的几何尺寸可以与其波长相比拟时，才会有足够的电磁能量辐射到空间去。由于视频信号中的主要成分频率都较低，与其对应的波长则很长，一般都在几km至十几km，所以它们不能直接以电磁波的形式辐射到空间去进行传播。即使有可能把这些低频信号辐射出去，那末各个电视台所发出的各套节目信号也会因它们的频带一样，而纠混在空间相互干扰。同时，接收机也无法选择出所需要频道的电视信号。因此，要想有效地传播视频信号，只有借助于高频电磁波，由它将视频信号（低频信号）“携带”到空间去。并且，不同的节自信号可以采用频率各异的高频电磁波，这样不仅可以将各套节目同时传播，而且避免了它们彼此之间相互干扰。就好像把相同外形的集装箱，放在不同车道内的汽车上运输一样。在接收端，接收机只要利用一个谐振电路之类的选频电路，就可以把所需的信号接收下来。那么携带有视频信号和音频信号的高频信号就称为射频信号。加载了视频信号和音频信号的射频信号的频谱图如下所示。 由此可见，一套电视节目信号的频带宽度为8MHz，这就决定CATV系统中单频道设备和器件的通频带宽度（简称通带宽度，有时也简称带宽），至少应为8MHz。 ㈡分贝的概念 因为分贝单位在表示、计算上有很多优点，所以在CATV中各种设备、器材的性能参数，系统的各项指标等一般均用分贝数给出。CATV中用的各种测试仪器、仪表一般也均用分贝单位标度。 如下图所示，设信号经过一个设备传输，信号的输入功率、输入电压、输入电阻分别为Pi、Ui、Ri，输出功率、输出电压、输出电阻、负载电阻分别为Po、Uo、Ro、RL。 CATV系统中任意一点的电压或功率值，与1μV或1mW等单位电压或功率相比，所计算出的分贝数叫分贝的绝对表示，其单位记为dBμV、dBmW等。例如，系统中某点电压为Uo＝l0μV或1mV，当用1μV作比较标准时，则该点的电压电平为： 又如，系统中某点的功率Po=l00mW或1W，当用1mW作比较标准时，则该点的功率 电平为： 上图中设备（器材）的功率放大倍数和电压放大倍数分别为： 功率放大倍数分贝和电压放大倍数分贝分别定义为： 在系统中由于Ri =Ro=RL=75Ω，所以： 由此可以得第一个重要结论，设备的电压增益分贝数和功率增益分贝数相等。 由此可以得第二个重要结论，设备的电压增益分贝数等于输出电压分贝数减去输入电压分贝数，且： 如果GU＞0，Uo＞Ui，表明信号被放大，有增益。 如果GU＜0，Uo＜Ui，表明信号被缩小，有衰减或设备（器材）有损耗。 如果GU=0，Uo=Ui，则表明信号传输前后电压相等，是零增益或零衰减。 在CATV系统中，电视信号要经过很多设备和器材传输，但只有两种情况发生：增益或衰减。如下图所示，设信号经过n个设备（器材）传输，输入电压为Ui，输出电压为Uo，设备（器材）的电压放大倍数如图所示， 可以计算出输入和输出的关系为： 四、CATV系统中的主要设备和部件 ㈠地面电视信号接收天线 在空间传播的无线电波碰到天线后，天线上将感应出高频电动势，继而产生高频电流，高频电流经馈线送入电视接收机或CATV系统的前端。CATV系统中用得最多的是日本人八木发明的八木天线。 1．天线结构 八木天线的结构如下图所示。它是由一些导电单元组成，这些导电单元一般是由合金 管或铜管做成，弯曲的单元叫有源振子，它前面的若干个单元具有把电波向后引的作用，所 以称为引向器，它后面的单元具有向前反射电波的作用，所以称为反射器。所有单元设置在同一个平面内，中间用一横杆固定，再用一支撑杆水平架设于室外。 天线收到的信号由有源振子的两个馈电点（a1、 a2）经馈线输出。 八木天线只有一个有源振子，一般也只有一个反射器，但引向器通常有多个。具有一个反射器、一个有源振子、一个引向器的天线称三单元引向天线；而有一个反射器、一个有源振子、两个引向器的天线称四单元引向天线；余此类推。 2．天线主要参数 天线常用的主要参数有输入阻抗、增益、频带宽度、方向性等。 ⑴输入阻抗 输入阻抗是接收来自自由空间信号能量大小的重要参数，它是天线输入端的高频电压与天线输入端的高频电流的比值。八木天线在处于谐振状态时，其输入阻抗为纯电阻，近似等于300Ω。 ⑵增益 天线增益表示天线在特定方向接收远处电视信号的能力。它是指在辐射功率相同的条件 下，某一定向天线在最大接收方向上接收到的功率与半波振子标准天线接收到的功率之比。八木天线的增益一般为几dB到十几dB。 ⑶频带宽度 任何天线都不是工作在单一的频率上，而是工作在一定的频率范围之内的。频带宽度就是天线的各种电气性能（增益、方向性等）满足一定要求时的频率范围。由于一个电视频道的带宽为8MHz，因此天线的频带宽度应大于8MHz.。天线按照其工作频段来分有单频道天线、宽频带天线，宽频带天线中又分有VHF段天线和UHF段天线等，所以实际工程中一般都组成如下所示的天线阵的形式。 ⑷方向性 方向性对电视接收天线而言，天线的方向性是指天线对来自空间不同方向的电波的相对接收能力，这种能力通常用方向性图来表示。天线的方向性图如下所示.。 方向性图是把最大接收方向的场强值设为1，其他各方向按最大值的百分数来标注作出，由上图看出，八木天线的方向性图像一朵花的很多花瓣，但其中一瓣特别大，称它为主瓣，其余称为副瓣。显然，副瓣越小，主瓣越大，越尖锐，天线方向性越好。 从图中还可看出，天线在正面的方向上接收能力最强，在有些方向的接收能力很小，甚至为零。因此在调试工作中，我们往往利用这一点，设法使天线的零接收角对准反射波和干扰电波，以达到消除重影、抗干扰的目的。 ㈡卫星电视接收天线 卫星电视接收天线的外型如下所示，由抛物面天线、支撑件、溃源和高频头组成。 1．抛物面天线 因为到达地面的卫星电视信号很弱，所以必须采用高增益的抛物面天线来接收。抛物面天线，是指反射面形状是旋转抛物面的天线，它由反射面、支架、仰角和方位角调整机构组成。抛物面天线的基本原理与聚光灯类似，卫星信号电波到达地面时，近似是平面波，平面波波束相互平行，平行电波被抛物面反射后，能量将聚集在焦点处。 抛物面天线按使用场合不同，反射面被做成板状或网状。网状天线风载小，一般被用在沿海常有大风的地区，但网状天线接收效率低，制作工艺复杂。用得最多的是板状天线。板状天线接收效率高，制作容易，一般用合金铝板制作反射面，也可用加入金属或碳质导电体的强化玻璃纤维板制作反射面。按抛物面的口径不同分类，常见的有1.0、1.6、2.0、3.0、3.5、4.5m等多种规格的天线。口径较大的反射面通常用数块板拼装而成，口径较小的则是一次模压制成。 2．支撑件 支撑件在天线中起到支撑抛物面天线、馈源、高频头和安装固定的作用。 3．馈源 馈源的作用是将会聚在天线反射面焦点处的电磁波收集起来并馈送给高频头接收。所以 馈源一般安装在反射面的焦点处。 4．高频头 高频头的作用是对来自馈源的微弱信号进行放大、处理。 ㈢同轴电缆 在CATV系统的前端系统和分配系统中，各种信号都是通过电视馈线同轴电缆进行传输的，因此熟悉同轴电缆的基本性能参数、结构、种类等，对于合理进行系统设计和施工具有重要意义。 1．同轴电缆的结构 同轴电缆的结构如上图所示，一般由内导体、绝缘体（如藕芯绝缘、物理发泡、聚乙烯管等）、外导体（如铝复合膜、铜网等）、护套四部分组成，由于它的四层结构的轴心保持重合，所以称为同轴电缆。 内导体。同轴电缆内导体的作用是传输射频信号。它通常是一根实心导体，截面一般为圆形，材料多采用铜质，也有采用空心铜管或双金属线的。 绝缘体。同轴电缆绝缘体的作用是将内导体与外部导体相互隔离。 外导体。外导体由编织铜丝和铝箔纵包组合做成。外导体的作用是既作为传输回路的一根导体，又起屏蔽的作用。编织铜丝主要起传输导体的作用，屏蔽主要由铝箔完成。 护套。护套一般用聚氯乙烯或聚乙烯塑料做成。它的作用主要是防水、防潮、避免电缆受到摩擦等机械损伤。 2．同轴电缆的种类 同轴电缆主要是依据绝缘层的不同分为实芯同轴电缆、藕芯同轴电缆和物理高发泡同轴电缆。 实芯同轴电缆这种同轴电缆的绝缘层是由实芯聚乙烯塑料做成，其传输损耗大，是早期应用的产品，现已淘汰。 藕芯同轴电缆这种电缆的绝缘层被做成纵孔半空气（藕芯）状，其损耗比实芯电缆小很多。但这种电缆的防水性能差，若有水从电缆连接处或其他地方进入，将会沿纵孔流动，使绝缘介质不对称，其电性能发生变化，损耗增加。前几年这种电缆使用较多，目前已很少采用。 物理高发泡同轴电缆这种电缆是在聚乙烯绝缘介质材料中注入气体（如氮气），用物理方法使介质发泡，在介质中形成很小的互相封闭的气囊，目前的生产工艺可使介质发泡率达80%以上。这种电缆的损耗比藕芯电缆还小，且具有防水性好、不易老化等优点，是目前广泛使用的一种类型。 3．同轴电缆的型号标注 我国同轴电缆型号的基本组成形式如下所示： 其中字母代号的表示意义如下：。 分类代号：用S代表射频用同轴电缆； 绝缘和护套：Y—聚乙烯；YK—聚氯乙烯纵孔半空气绝缘；V—聚氯乙烯； D—稳定聚乙烯空气绝缘。 如SYV-75-5表示聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、特性阻抗为75Ω，线芯绝缘外径为5mm的同轴电缆；SYKV-75-9表示聚乙烯纵孔半空气绝缘（藕芯）、聚氯乙烯护套、特性阻抗为75Ω、线芯绝缘外径为9mm的同轴电缆。 4．同轴电缆的的基本参数 ⑴特性阻抗 在同轴电缆均匀传输线上任意一点的入射波电压与入射波电流的比值，称为同轴电缆的特性阻抗，用ZC表示，单位为Ω。 同轴电缆的特性阻抗取决于内外导体的直径和绝缘介质的材料与形状（相对介质常数），而与电缆的长度基本无关。同轴电缆常用的特性阻抗有50Ω、75Ω、100Ω、300Ω等规格，现多采用75Ω的。 ⑵衰减常数 电视信号在同轴电缆中传输时存在传输损耗，传输损耗的大小用衰减常数β来表示，单 位为dB/km, dB/100m、dB/m等。 下图是几种常用同轴电缆衰减频率的特性曲线： 从上图中我们可以得出三个结论： 同一种规格、型号的同轴电缆的衰减常数随着传输信号的频率的增加而增加。 同样结构的同轴电缆线芯绝缘外径越大，衰减常数越小。 在三种类型的同轴电缆中，物理高发泡型同轴电缆的衰减常数最小，实芯绝缘同轴电缆的衰减常数最大。 由于同一条同轴电缆，其衰减量随着传输信号的频率升高而增大。这样就给CATV系统中信号的传输带来了麻烦。因为系统要传输很多频道的电视信号，它们的频率有高有低。并且，所有频道的信号是采用频分复用的方法由一条同轴电缆传输。因此，经过电缆传输后，就会出现高频道信号电平相对低，低频道信号电平相对高的现象，这种现象称为电缆存在损耗斜率，或信号在同轴电缆中传输存在衰减斜率。这就需要采取措施进行校正和补偿。 实际工程中，电缆生产厂家通常是将其产品在几个特定频率下进行测量，把测得的衰减常数和频率值一起列于产品说明书中。这样，工程和设计人员需要根据说明书中的数据，计算出同轴电缆在任一频率下的衰减值，这时常用下面的公式： 例：查表可知SDGFV-75同轴电缆在信号频率为30MHz和800MHz时的衰减常数分别为2. 08dB/hm和11.5dB/hm。若将该电缆用于750M CATV系统，求200m长的此电缆对最低频道和最高频道信号的损耗各为多少？（750M CATV系统，最低频道为1频道，最高频道为42频道， 1频道频率以50MHz计算，42频道频率以750MHz计算。） 解：先计算50MHz时的衰减常数，根据上式有 因30MHz和800MHz相比与50MHz更接近，所以取30MHz准确得多。将f1＝30MHz、 β1=2.08dB/hm,f2=50MHz代入上式得： 因为800MHz和750MHz很接近，所以，近似认为750MHz时的衰减常数和800MHz时相等。 所以200m长的该电缆对1频道信号的损耗为： 对42频道信号的损耗为： 可见，同样一段电缆对高低频道信号的损耗有明显差异，电缆越长，它对高低频道信号的损耗相差也越大，这样，高低频道信号经电缆传输后电平相差也会越大。也就是说信号电平斜率越大。若将这样的信号直接输入放大器、电视机等设备，高频道和低频道信号电平很难同时满足要求，容易产生非性线失真。根据国家标准规定：邻频传输系统各频道用户电平差值3dB。如不平衡度超过国家标准规定，就需要采用加斜率均衡器，或加具有斜率均衡功能的放大器等进行校正和补偿。 ⑶温度系数 电缆损耗除与频率有关以外，还随着环境温度的变化而改变，温度越高，电缆损耗越大，温度越低，损耗越小，这种特性称为电缆的温度特性。电缆损耗的温度特性用温度系数来表征。 现在同轴电缆的温度系数一般为（0.1％一0.15%）/℃，即温度每升高1℃，损耗增加0.1％一0.15％，温度每降低1℃，损耗减少0.1％一0.15%。 例：已知常温（20℃）下，42频道信号在200m 长SDGFV-75同轴电缆中传输时将衰减23dB，若电缆在环境温度为50℃时工作，试计算衰减量变为多少？ 解：如果电缆温度系数以0.15%/℃计算，则可求出温度升高后衰减量为 由此可见，在传输距离不长时，电缆损耗随温度增减的变化量不大。但当传输距离很长 时，其变化量就较大了，这时需要慎重考虑它的影响。 ㈣放大器 将输入的微弱信号通过专用设备进行信号的放大，从输出端可得到较强的信号，这种设备称为信号放大器，一般简称为放大器。 按设置场合放大器可分为天线放大器、干线放大器、分支放大器和分配放大器等，其工作原理基本相似，只是根据设置场合要求其构造原理和技术指标有所差异。 1．放大器的主要性能指标 放大器常用的主要性能参数指标有： ⑴工作频带 放大器对信号增益随频率而变化的特性称为幅频特性。放大器的幅频特性可以从下图中表示出来： 从图中可看出，在某一段频率范围内，输出信号幅度变化很小，而频率低于和高于这个范围时，输出信号幅度明下降。当信号幅度下降一定数值（通常定为3dB）时，与其相对应的低频端和高端频率，分别称为该放大器的下限频率和上限频率。下、上限频率之间的频率范围，称为放大器的工作频带。也就是说工作频带是指放大器能正常工作（指所需放大的具体电视频道或电视频段）而放大信号不失真状态时的输入信号的频带宽度。 ⑵增益 增益是指放大器对高频电视信号的放大倍数。 通常单频道放大器增益约为35 dB，宽带放大器增益约为20-30 dB，多频段放大器增益约为30-40 dB。 ⑶最大输出电平值 最大输出电平就是指在保证放大器输出信号不失真的前提下，放大器输出的最大电平。 CATV系统中使用的放大器的最大输出电平一般在110-130dBμF之间。 ⑷噪声系数 信号经过放大器放大后，将使反映图像质量的载噪比变差，这是因为放大器本身有噪声功率产生。一般用噪声系数来衡量放大器使载噪比变劣的能力。放大器的噪声系数是衡量其噪声大小的参数，其单位为dB。噪声系数大，说明其产生的噪声大，反之则说明产生的噪声小。 天线放大器的噪声系数一般小于4dB，其他放大器一般小于8dB。 ⑸反射损耗 高频电视信号在CATV系统内传输，通过电视馈线将系统内各个设备及部件连接成一个整体，为了能最大限度地传输信号能量，要求电视馈线与各个连接部件之间都要阻抗匹配。电视馈线同天线匹配是为了使电视馈线从天线获得最大能量；电视馈线同负载匹配是为了使电视馈线上传输的信号能量全部被负载吸收。系统内电视馈线匹配程度的好坏，直接影响到信号传输的质量，电视信号在CATV系统中传输时若存在反射，电视屏幕上的图像就会有重影。当设备与线路之间或输入与输出连接不匹配（如75Ω有差值）时，就会产生反射波，从而使放大器产生反射损耗（即无用信号的放大）。反射损耗有输入反射损耗和输出反射损耗，它用来表示放大器输入端和输出端的阻抗匹配的程度。 放大器的反射损耗值大，反射波就小，说明匹配程度高；反之则反射波大，说明匹配程度低。CATV系统中前端用的放大器的反射损耗参数一般在l0dB以上，传输分配系统用的放大器的反射损耗参数一般在15dB以上。 ⑹增益控制 增益控制是表示增益的变化范围，即放大器从最大增益到最小增益的可调整范围，可分为自动增益控制和手动增益控制。 2．几种放大器的比较 直接与天线联用的放大器称天线放大器。天线放大器主要用来放大弱场强区的接收信号，一般要求其具有低噪声系数和高增益的特性，这样就能有效改善前端的载噪比。一般可根据实际上天线的频带宽度配合使用。 用于传输干线的放大器称干线放大器。干线放大器一般带有自动电平控制、自动增益控制和自动斜率控制。 用于干线的末端，以提高信号电平值满足分配和分支需要的放大器，称为分支放大器和分配放大器。它们通常是同类型的设备，其性能要求、结构原理和干线放大器的要求相同。其特点是增益较高（一般约为30-34 dB）和输出电平值较高（一般约为105-110 dB）。在大部分情况下不带自动控制功能。 ㈤衰减器 在CATV系统中，信号经线缆传输后都要产生衰减，导致电平太低，所以要加放大器进行放大。但有时我们又会嫌信号电平太高，例如，放大器的输入电平太高，就容易产生非线性失真，那么这时，就需要加接衰减器对信号进行衰减。 衰减器的主要参数有衰减量、频率范围等。衰减器有固定式和可调式两种，一般是无源器件。 ㈥滤波器 滤波器的作用是让一些频率成分的有用信号能最大限度地通过，而对其他频率成分的 用信号进行最大限度地抑制，使其通不过。在CATV系统中使用的滤波器大都是无源的。 根据通带的范围，滤波器又常分为3种类．型，即：低通型、高通型和带通型。 滤波器的主要性能参数有插入损耗、带外衰减和带内平坦度等。插入损耗指滤波器对通过信号的衰减，单位用dB表示。滤波器的插入损耗越小越好，其值一般在4dB以内。 带内平坦度是指滤波器对通带内信号的损耗程度，其值越小越好；带外衰减是指滤波器对通带以外信号的损耗程度，其值越大越好。 ㈦调制器和解调器 将视频信号与音频信号变换成射频已调制信号的装置，称为调制器。调制器主要用于将摄像节目、放像节目、卫星电视接收、微波中继等的视频信号与音频信号调制成射频信号后，输入到CATV传输系统中。 解调器的作用是将射频信号转换为视频信号和音频信号的装置。主要用于前端系统电视频道的转换。 调制器和解调器一般是有源器件。 ㈧混合器 将两个或多个输入端上的信号混合后馈送给一个输出端的装置，称为混合器；混合器在CATV系统中能将多路电视（电视接收、卫星频道、放像设备等）信号混合成一路射频输出，共用一根同轴电缆进行传输。混合器是无源器件。 根据输入信号的路数，混合器一般分为二混合器、三混合器、四混合器等。 混合器的主要技术指标有工作频率、插入损耗、相互隔离、反射损耗等。 1．工作频率 根据不同需要，混合器正常工作的频率也不相同。尤其是在使用有带通滤波器的频道混合器时，所需混合的信号频道必须与混合器各输入端口的工作频率相对应。 2．插入损耗 插入损耗值为输入电平值与输出端电平值之差。 3．相互隔离 给某一输入端加一信号，该信号电平值与其他输入端出现该信号的电平值之差，即称为混合器输入端之间的相互隔离，一般采用dB表示。 ㈨均衡器 均衡器是一种用来补偿同轴电缆衰减倾斜特性的装置，因射频电视信号在同轴电缆中传输的损耗与频率的平方根成正比，高频段信号衰减大，低频段信号衰减小。所以要求均衡器的频率特性与电缆的频率特性相反，即低频段信号得到较高的衰减，而高频信号得到较低的衰减。 均衡器一般是无源器件。 ㈩分配器 将一路高频信号的电平能量平均地分成二路或二路以上的输出装置，称为分配器。它主要用于线路信号能量的平均分配，可用于前端系统和分配系统。通常有二分配器、三分配器、四分配器和六分配器,一般为无源器件，其图形和符号如下所示： 分配器的主要参数有： 1．分配损失 分配器的分配损失（又称分配损耗或分配衰减）是指信号从输入端分配到输出端的传输损失，即在输入端输入的信号电平值el与传送到输出端的信号电平值eo之差，通常用Lp表示，单位为dB，即： 2．隔离度 分配器的隔离度（又称偶合衰减）是指在一个输出端加入的输出信号电平值el`与另一输出端的信号电平值eo`之差，通常用Ls表示，单位为dB，即： 隔离度的大小是衡量分配器各输出端之间相互影响大小的一个重要指标，一般要求在20 dB以上。 3．特性阻杭 为与系统各器件匹配，分配器输入阻抗与输出阻抗均为75Ω。 (十一)分支器 从干线上取出一小部分信号传送给分支线路或电视接收机，而大部分信号仍传送给干线的器件，称为分支器。根据分支输出端的数量，分支器可分为一分支器、二分支器、四分支器三种。分支器一般也为无源器件，其图形表示符号如下图所示： 分支器的主要技术指标有： 1．插入损失 从分支器主输入端输入的信号电平值e1与传输到主输出端的信号电平值e2之差，称为分支器的插入损失，用Ln表示，单位为dB，即： 在使用频率范围内，其值约为0.3-4 dB。 2．分支损失 分支损失是指分支器主输入端的信号电平值el与分支输出端的信号电平值ez20之差，用Lz表示，单位为dB，即： 实际使用中的分支损失值一般为7-35 dB。 3．反向隔离 反向隔离（又称反向偶合衰减常量）是指从分支器的一个分支输出端加入的信号电平值ez1与主输出端的信号电平值eo之差，用Lfg表示，单位为dB，即： 反向隔离反映了分支器分支回路与主回路之间的干扰程度，分支器反向隔离的值约为25 dB。 4．分支隔离 分支隔离是指在分支器的一个分支输出端加入的信号电平值ez1与其他分支输出端的信号电平值ez0之差，用Lzg表示，单位为dB，即： 它表示了分支器各分支输出端之间的干扰程度，分支器的分支隔离值应大于20 dB。 5．特性阻抗 分支器的输入和输出阻抗均要求为75Ω。 五、CATV系统的设计 ㈠设计依据 CATV系统工程必须严格按现行的有关国家标准所规定的各项技术指标进行设计。现行国家标准主要有： 1.《30 MHz-1 GHz声音和电视信号的电视分配系统》(GB 6510-86)： 2.《声音和电视分配系统设备与部件》（GB 11318-84）。 同时，屋内布线和箱体安装设计还应符合现行的有关线路敷设国家标准及。 ㈡设计实例 设计准备工作： 设计工作进行前，应作好以下资料收集的准备工作： 1．国家标准与。收集和准备有关国家设计规范和验收及施工规范。 2．设计任务书。应熟知设计任务书的设计指标参数要求和用户设计要求。 如：某住宅小区，小区内设置有CATV系统，其总信号源为当地有线电视台光缆信号源，再由小区的CATV系统传输分配或分支至各建筑物，现拟在此小区内新建一栋住宅建筑。此建筑的设计任务书为： ⑴建筑条件。建筑条件主要包括建筑类型、层数与层高、建筑结构、户型与户数等参数。 ①建筑类型。六层住宅建筑、砖混结构、层高2.8m。 ②建筑形式。每幢分为3个单元，每单元每层2户，总户数为36户。 ⑵其设计技术要求参数。技术要求参数包括信号来源、系统模式、网络结构等： ①信号来源。由建筑小区CATV系统引来信号源。 ②系统功能。线路均为下行传输。 ③系统模式。本系统采用与小区系统相同的300 MHz邻频模式。 ④信号传输。传输和分配系统均采用同轴电缆进行传输。 ⑤前端位置。设置在本建筑物内的适当地点，进线方位自选。 ⑥终端信号电平值。要求终端信号电平值为65 dB（±5dB）。 ⑶终端出口设计要求：每户设置3个终端出口。 3．设计资料。产品、产品样本、标准图集等。 前端系统设计： ⑴前端系统的组成形式。由于该住宅建筑的信号源来自小区网络，所以前端只需设置前端放大器即可。 ⑵前端放大器。由于对小区网络来说该住宅CATV系统是终端分配网络，所以前端可选择国产放大器。 ⑶网络结构设计。考虑户型数量和终端出口数量，本例采用“树干式”（也称“分支式”）结构，也可采用“放射式”（也称“分配式”）结构，其结构形式如下图所示。 ⑷前置箱（前端箱）。箱体结构、型号、规格、安装位置、安装高度、电源进线等。 同轴电缆选择： 选择合适的同轴电缆和查阅电缆损耗参数。 1．电缆选型。在建筑物内的分配系统，其电缆可选择SYKV-75型同轴电缆。具体如下： ①单元之间。单元之间的电视馈线采用SYKV-75-9同轴电缆。 ②楼层之间。单元之间的电视馈线采用SYKV-75-7同轴电缆。 ③信号源。信号源的电视馈线采用SYKV-75-9同轴电缆。 ④用户电视馈线。用户电视馈线采用SYKV-75-5同轴电缆。 2．电缆损耗。电缆的损耗参数经查得出（前参数为低频段衰减，后参数为高频段 衰减）： ①SYKV-75-9电缆损耗为2.8 dB/100m，9.7 dB/100 m； ②SYKV-75-7电缆损耗为3.4 dB/100m，12．5 dB/100 m; ③SYKV-75-5电缆损耗为5.0 dB/100m，17．8 dB/100 m. 分配系统电平值的计算与器件选择： 一单元与二单元均采用一分支器分支后进入各单元，一单元一分支器分支损失为8dB，二单元一分支器分支损失为6dB,插入损失均为1.5dB;串接二分支器分支损失均为8dB,插入损失均为3.5dB, 本设计用户电平值的计算，主要是用来选择合适的分支器或分配器。 现以一单元支路为例，说明电平值的基本计算方法，其计算公式为： 式中：Lk—第k个用户端电平，dB; SO—放大器输出电平，dB; Ld—分配器与分支器的分配损耗、分支损耗和插入损耗，dB; Lf—电缆总损耗，dB. ①一层入口电平值为： 一层采用分支损耗为20 dB的分支器，串接分支器用户输出端电平值为： 一层终端器用户输出端电平值为： ②二层入口电平值为 二层采用分支损耗为18dB的分支器，串接分支器用户输出端电平值为： 二层终端器用户输出端电平值为： ③三层入口电平值为： 三层采用分支损耗为16dB的分支器，串接分支器用户输出端电平值为： 三层终端器用户输出端电平值为： ④四层入口电平值为： 四层采用分支损耗为14dB的分支器，串接分支器用户输出端电平值为： 四层终端器用户输出端电平值为： ⑤五层入口电平值为： 五层采用分支损耗为12dB的分支器，串接分支器用户输出端电平值为： 五层终端器用户输出端电平值为： ⑥六层入口电平值为： 六层采用分支损耗为10 dB的分支器，串接分支器用户输出端电平值为： 六层终端器用户输出端电平值为： 绘制设计施工图： 1．绘制CATV系统图。系统图的内容主要包括网络系统的连接，系统设备与器件的型号、规格等，同轴电缆的型号、规格、敷设方式及穿管管径等，系统箱设置、系统箱编号、箱内元器件等（虚线框为系统箱）。 2．绘制CATV系统平面图。平面图的内容主要包括前端箱与系统箱的编号、安装位置、元器件及板芯布置、安装方式、安装高度等，系统设备与器件的安装位置、安装方式、安装高度等，同轴电缆的型号规格、走线路径、敷设方式及穿管管径等。 3．设计说明。系统总设计说明和施工说明等。 4．图例及主材表。主要有图例、名称、型号规格、数量、有关产品及说明等。 六、系统施工 CATV系统工程安装施工步骤可分为准备阶段、安装施工阶段、系统测量调试阶段和竣工验收阶段。 ㈠施工人员应熟悉国家标准《电气图例符号》(GB4728-85)规定的电气图例符号和原电子工业部颁布的行业标准《声音和电视信号的电缆电视系统图形符号》（SJ2708-87）所规定的声音和电视信号的CATV分配系统图形符号的含义；此外还要掌握表示设备、线路、元器件的特征、敷设方式的含义，即应掌握其标注格式与标注意义。 以下是CATV系统中常用的图例符号： 符号 名称 符号 名称 地面电视信号 接收天线 卫星电视信号 接收天线 标注为TV时为 电视信息插座 前端系统 放大器 二分配器 三分配器 四分配器 一分支器 二分支器 四分支器 系统输出口 固定均衡器 可调均衡器 固定衰减器 可变衰减器 调制器 解调器 频道变换器 终端电阻 高通滤波器 低通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 ㈡系统设备的安装 1．天线的安装 天线在屋顶的安装示意如下图所示： ⑴天线位置的选择 选择的天线位置应符合以下要求： ①天线应尽量安装在周围开阔且无高大阻挡物体的位置。 ②天线位置应尽可能选在用户区的中心及高层建筑物的屋顶。 ③天线要远离各种干扰源，如高频设备、雷达站、汽车点火系统等。 ④应注意保持建筑物的美观。 ⑤应考虑安装和维护方便。 ⑵天线基础 天线基础的形式一般均采用钢筋混凝土结构，并与土建施工密切配合将天线基础底座设置在土建承重墙（或柱）上。当建筑物为新建楼房时，基础底座应与土建的梁柱同时浇灌混凝土，以保证天线基础有足够的结构强度。 天线基础应按设计施工图制作，并在施工前加工好有关预埋件。一般安装方式如下图所示；拉线拉环等附件应按施工图标注的尺寸并与土建施工配合进行预埋。 ⑶天线的立杆 天线的立杆方式如下图所示： 天线立杆材料一般均采用Φ50-Φ80的镀锌钢管，立杆前，先将拉线的上把安装于立杆的适当位置，并用螺栓将杆底的安装固定部位定位于槽钢基础上（用做立杆时的转轴）；当立杆趋于垂直时，可立即将底座固定螺栓拧紧或直接安装拉线，当立杆完成时，再将拉线、拉线耳环、花篮螺栓等连接起来，进行拉线的安装。 ⑷天线的装配与安装 天线的安装步骤为： ①装配天线。天线单元一般都由生产厂家制造，在抵达施工现场时，各振子、反射器、支架等均为散件，需安装人员按照产品说明书或施工图进行天线单元的装配。 ②安装天线。天线装配完成后，即可根据施工图的排列顺序，将各天线单元安装于天线立杆上。天线安装顺序都应自上而下，以免安装时相互影响。 ③安装附件。各单元天线安装完成后，即可进行天线附件的安装，如接线盒、合成器、带通滤波器、天线放大器等。 ④连接天线。天线与附件安装完成后，即可按施工图要求进行天线网络的连接。 安装注意事项： ①天线单元的方向应尽可能准确（可通过使用场强仪测试确定)。 ②天线及其附件应固定牢靠，并采取防松动措施。 ③天线要远离会产生电气火花冲击干扰的电气设备，如电梯、电动机、电车线路等。 ④每副天线都要与地面平行，但离地面或楼板的距离应大于2 mo ⑤一般高频天线都架设在上层，低频天线都架设在下层。 ⑥天线的引下线尽可能穿管敷设，可单独敷管也可利用天线立管。 ⑦安装与接线工作完成后，应检查其防水性能是否符合要求。 2．前端设备的安装 前端设备主要包括前端箱和其他视音频设备，以及在前端箱内安装的混合器、放大器、分配器、分支器、衰减器等设备。视音频设备一般都采用台式或机架式，前端箱的安装方式和方法也符合系统中间箱的安装，前端箱与系统中间箱均可称为CATV系统箱。 ⑴CATV系统箱的安装 CATV系统箱的安装方式与配电箱的安装方式基本相似，也可分为嵌墙式（嵌入式与半嵌入式）、壁挂式和杆上式等，暗装箱体和板芯应分别进行安装。 其安装要求为： 安装位置和环境。CATV系统箱应安装在干燥、明亮且不易受振、便于维护的场所。 接地连接。对CATV系统箱的金属构件和器件金属外壳，均应做好接地连接。 防锈处理。CATV系统箱的箱体与墙面的接触部分应进行防锈处理，如刷防锈漆等。 ①嵌墙式安装 在建筑物内（特别是新建建筑物），CATV系统箱多采用嵌墙式安装，其安装方式分为嵌入式和半嵌入式安装，如下图所示。 嵌入式安装就是将箱体完全嵌入到墙壁内。其施工方法是将预埋线管与箱体组合或部分组合后，在土建施工时一并埋入墙内（并做好箱体与金属线管的接地连接工作）。 半嵌入式安装。半嵌入式安装就是将箱体一半嵌入到墙壁内，另一半裸露在墙外面。此种方式在墙壁厚度不能满足嵌入式安装需要时采用。其施工方法与嵌入式相同。 ②壁挂式安装 在建筑物内加装CATV系统时，CATV系统箱多采用如下图所示的壁挂式安装。 施工时应首先装设膨胀螺栓。过程是先进行CATV系统箱安装孔的定位划线，再采用冲击电钻开钻与膨胀螺栓规格相适应的孔洞，最后安装膨胀螺栓。然后将箱体对准膨胀螺栓的螺杆，将螺母套上后稍拧紧，再校正箱体的水平度和垂直度（应符合要求），最后将固定箱体的螺母拧紧。 ③杆上式安装 CATV系统的中间箱一般都采用杆上式安装，其主要用于CATV系统在建筑物之间的网络连接点以及分支点等场所。杆上式安装示意如下图所示。 在电杆上固定CATV系统箱用的金具一般多采用成品件，包括U形包箍、横担等。也可根据线杆与箱体的尺寸以及施工图的要求，加工固定金具。然后将金具安装固定在电杆上的适当位置，一般都采用单横担，如箱体较大或元器件较多时也可采用双横担。最后再将箱体用机螺栓安装在固定金具上。 ⑵前端设备的组装 CATV系统箱（前端箱）的板芯在土建完全竣工后方能进行，板芯可采用木质材料（木 板）或金属材料（钢板），其板芯的布置示意如下图所示。 安装时先按施工图要求将器件摆放在安装布置。当位置适宜时，再根据位置之间的距离和线路走向测量并截取同轴电缆（可稍留些余量），即可进行器件的安装接线（当器件固定后不宜接线）。施工时一般都先进行前端箱器件的接线，再进行器件的安装固定（也可同时进行），并理顺同轴电缆线路，使其美观大方，无杂乱现象。但在理顺时，应注意不要损伤同轴电缆，以免影响信号质量。 3．放大器的安装 ⑴天线放大器 天线放大器安装在竖杆（架）上。因为弱信号区天线输出的信号电平很低，为了避免被进一步损耗，天线放大器应靠近天线安装，这样有利于提高信号载噪比。但要注意不能离天线太近，以防止其可能被泄漏辐射信号影响，因为其泄漏信号被天线接收后会重新馈入天放，造成天放自激。通常天放都安装在天支撑竖杆上，距离天线1.2m左右，并采取了防水、防尘等保护措施。 ⑵干线放大器 为了补偿信号经电缆远距离传输造成的电平损失，一般在传输的中途应加装干线放大器。传输系统中除野外型放大器外，其他放大器无论装在室外或是室内，都应装在金属箱内。野外型放大器，要采用密封橡皮垫圈防雨密封，外壳的连接面宜采用网状金属高频屏蔽圈，保证良好的电接触。外壳可采用铸铝外壳或采用电镀耐腐蚀处理。接插件要有良好防水耐腐蚀性能，最外面采用橡皮套防水。 放大器金属箱内的安装方式同前端箱，这里不再详述。放大器的野外安装方式如下图所示： 在架空电缆线路上，干线放大器应装设在距电杆lm左右的地方，固定在吊线上。 ⑶分配分支放大器 分配分支放大器一般安装在楼房的进线口分配箱内，箱内还装有开关、电源插座、分配器和分支器等设备。 放大器有的自带电源的、有的由前端设备的稳压电源通过电缆提供电源，但一般自带电源的多，所以安装时应注意尽可能靠近交流电源，使放大器接电方便。其进线端和出线端多为射频F式接头。 4．均衡器的安装 均衡器是无源系统设备，明装时一般都串接安装在线路中，也可安装在专用的CATV系统箱内，其进线端和出线端多为射频F式接头。如安装在线路中，电缆线芯备用长度应稍稍多留些，以预防冬季线芯冷缩造成“抽芯”现象，同时应做好防水措施。 5．分支器与分配器的安装 分配器与分支器的安装方式也有明装和暗装之分。 ⑴分配器与分支器的明装 分配器与分支器明装有两种方式，一种是安装在墙壁上，一种是架空线路敷设时安装在吊线上。 安装在墙壁上选择安装位置时，应注意防雨措施（如设置在阳台下、房檐下，并要加装防雨罩）。安装时一般都采用塑料胀管固定，先进行定位、钻孔、填入塑料胀管，再用木螺钉或自攻螺钉固定，如下图所示。 在架空电缆中，分配器或分支器的安装如下图所示，与干线放大器相似。 ⑵分配器与分支器的暗装 分配器与分支器暗装时，一般都安装在墙壁内的CATV系统箱或专用接线箱内，箱体尺寸可按设计施工图确定，或以容纳所安装的器件而定。高层建筑应尽可能采用金属接线箱，箱体要进行电气的接地连接。其安装方式和安装方法与CATV系统箱基本相同。但注意干线引入接线箱时，应留有一定余量（约15～25cm）。 6．串接单元与终端器的安装 串接单元与终端器是用户室内的出线端（出线插座），其安装方式也有明装和暗装之分。 ⑴串接单元与终端器的明装 串接单元与终端器明装时一般都安装在墙壁上，用塑料胀管进行固定，并选择不显眼、插拔方便、靠近电源插座的位置。安装高度宜与电源插座有所区别，电源插座的安装高度约为0.3 m左右，而串接单元和终端器安装高度约为0.4-0.5 m。其安装示意如下面两图所示。 ⑵串接单元与终端器的暗装 暗装终端盒一般是伴随着土建进行的，所以在建筑施工时，终端盒与线管要一并进行预埋，敷设后用废纸等物将终端盒塞满，以防土建施工时砂浆进入盒内和线管内。其安装示意如下图所示： ㈢同轴电缆的连接 同轴电缆的连接主要有压接式连接和F式连接两种方式。 1．压接式连接 先将盒内电缆留头按100-150mm的长度剪去，然后把25mm的电缆外绝缘层剥去，再把外导线铜网套翻卷l0mm，留出3mm的绝缘层和12mm的芯线，将线芯压在用户盒面板端子上，用Ω卡压牢铜网套处，最后把压接好导线的面板，固定在用户盒的安装孔上，同时要调整好面板的垂直度，其操作方式如下图所示。 2．F式连接 视音频系统的F式连接是将同轴电缆的接头线芯直接插入器件的F式插座中，然后将插头连接屏蔽网的内螺纹器件与插座屏蔽线的空心外螺纹杆进行螺纹连接，并用压接环将电缆与接头固定。其安装示意如下图所示。F式连接方式可用于同轴电缆中间接头的连接（主要用于线路较长的干线中）和电缆与设备器件的终端连接。 ㈣系统调试 CATV系统安装完毕后，必须进行认真细致的系统调试和测量工作，这是CATV系统安装工程极为重要的环节之一。按一般常规，系统的测量调试都是按天线、前端设备、传输系统、分配系统和用户输出端口依次进行的。 1．调试工具：场强仪 2．调试步骤 ⑴天线调试 ①将场强仪连接到天线的馈线上，以测试天线输出电平值。 ②微调天线的方向，使接收的射频信号电平值在正常的设计范围内。 ③在测量电平值的同时，要观察、监听监视器（有的场强仪带监视器功能）中接收的图像和伴音质量。 ④通过调整天线的方向，来获得稳定的和高质量的图像和伴音信号。实践证明：电视馈线输出信号电平值最高时，也不一定获得具有较佳载噪比的图像和伴音。 ⑤在调整天线方向的过程中，应尽可能消除由于反射信号引起的图像重影现象。当由于消除重影而使得信号电平值有所降低时，只要满足设备的技术参数要求即可。 ⑵天线放大器调试 ①将场强仪连接到天线放大器的输出端上，测试放大后的输出电平值，天线放大器的输出信号电平值应在正常的设计范围内。 ②观察信号质量的变化情况，输出电平值过高或接近最大输出电平值时，调节放大器内部的增益调节旋钮来降低输出信号电平值。 ③如放大器无内部增益调节时，可在天线放大器输入端接入数值适宜的固定衰减器或可调衰减器。 ④在调试过程中，天线放大器输出信号的图像质量应无明显交互调干扰、雪花、重影等现象，如出现非同频干扰时，可在放大器输出端接入具有良好特性的带通滤波器来改善干扰。 ⑶前端的调试 ①逐路输入。首先将各路信号逐路接入混合器或多波段放大器，将带有监视器的场强仪接入前端的输出端或测试端。如同时接入所有信号，则不易判断产生干扰的原因。 ②增益微调。在上述宽带放大器调试的基础上，微调各路信号处理设备的增益控制旋钮及衰减器。 ③高低频电平差值。在调试过程中，输出信号的高频道信号电平值应稍高于低频道信号电平值，其电平差值为3~4dB，呈一斜线状特性，使得放大传输末端的高低频道信号尽可能趋于平衡。 ④所有信号调试完毕后，再逐一确认信号无“网纹”、“雨刷”、“雪花”等干扰和失真现象，同时所有信号都应在设计范围内。 ⑷传输系统的调试 传输系统的调试内容主要有：各放大器供电系统的调试；各放大器输入与输出的电平信号调试。 ①供电系统调试只有在远距离36 V低压交流电源供电方式时进行，一般依据产品安装使用说明进行调试。 ②干线放大器输入电平的调试，主要是使干线放大器的高、低频信号输入电平值尽可能地接近，一般可通过均衡器来进行。放大器输出电平的调试，一般是通过放大器自动增益控制旋钮和斜率控制旋钮来完成的。 ⑸终端出口的调试 在分配器或分支器输入端接入电视信号后，选择具有代表性的用户输出端口，测量其终端出口电平值。在测量同时，可直接接入电视机收看图像，检查信号质量，进行主观评价。如电平值符合设计要求，但图像有明显的干扰和雪花现象，则应认真进行分析，找出原因并予以解决。系统用户输出端口选择的原则如下： ①分配系统最远处的用户输出端口； ②每个分配区域都有代表性的用户输出端口； ③高层建筑最高层和最低层的用户输出端口； ④对外界干扰较为严重的用户输出端口； ⑤受电视台直射波影响严重的用户输出端口； ⑥其他特定环境下的用户输出端口。 在测量用户输出端口电平值的同时，应保证各频道信号电平值及它们的电平差值均应符合现行国家标准。如果检测中发现问，应及时进行整改，包括安装质量、器件与电缆质量故障、外界干扰等质量问题。